POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS SOCIALES Y HUMANAS
COORDINACIÓN ÁREA DE QUÍMICA TALL ER DE GASES GASES 1. Algunos agentes comerciales comerciales que se usan para destapar cañerías contienen
una mezcla de hidróxido de sodio y polvo de aluminio. Cuando la mezcla se vierte en un drenaje tapado, ocurre la siguiente reacción: 2NaOH(ac) + 2Al(s) + 6H 2O(l) → 2NaAl(OH)4 (ac) + 3H2(g) El calor generado en esta reacción ayuda a derretir los sólidos, como la grasa, que obstruyen la cañería, y el gas hidrógeno liberado remueve los sólidos que tapan el drenaje. Calcule el volumen de H 2 formado a condiciones normales si 3.12g de Al se tratan con un exceso de NaOH. 2. Cierta cantidad de helio Confinada en un recipiente de 50 litros a una presión
de 80 atmósferas, se transfiere a otro recipiente de 120 litros. ¿Cuál será la nueva presión si:
a.) No hay cambio de la temperatura? b.) La temperatura cambia de 20 a 15°C? 3. Cierto buceador sumergido en el mar a una profundidad de 100 metros exhala
una burbuja que tiene un volumen de 80 mililitros. La presión a esta profundidad es de 10 atmósferas. ¿Cuál será el volumen de la burbuja cuando alcance la superficie, si suponemos que la temperatura del agua oceánica es constante? 4. ¿Cuál es la densidad del CO 2 gaseoso a condiciones normales? 5. ¿Cuál es la densidad del F 2 gaseoso a condiciones normales? 6. Cuando10 gramos de una sustancia X se introducen en un recipiente a 25ºC,
la presión es de 30 psi. Luego se adicionan 1.2 moles de oxigeno gaseoso y la presión sube a 60 psi. Si el proceso es isocórico e isotérmico, cuál será la masa molar de X?.
7. Cuando se hace pasar amoníaco (NH 3) sobre CuO a altas temperaturas, Se
liberan cobre y nitrógeno, como lo muestra la siguiente ecuación: 2NH3(g) + 3CuO(s)
→
3Cu(s) + N2(g) + 3H2O(g)
Qué volumen de nitrógeno, medido a 98°C y 640 mmHg , se producirá a partir de 550 gr de CuO y 150 litros de amoníaco medidos a 30°C y 1 atm?
8. ¿Cuántas moles de Cl2 hay en un metro cúbico de Cl 2 gaseoso en condiciones normales?
9. ¿Cuantos litros de CO2 gaseoso, medidos a 200ºC y 1.2 atm de presión, se formarán al reaccionar 40.0 gramos de carbono con suficiente oxígeno? C + O2
→
CO2 (g)
10. Dada la reacción N2(g) +
O2(g)
→
NO(g)
Calcule los litros de NO(g) a condiciones normales que se producen a partir de 20 litros de N2(g) y 10 litros de O2(g) que se encuentran cada uno a 27 oC y 2 atmósferas de presión: 11. Dada la reacción:
HNO3
+
H2SO3
→
H2SO4 +
NO(g)
¿Qué volumen de NO gaseoso recogido a una presión de 640 mmHg y a 27oC puede obtenerse cuando se mezclan para reaccionar 250 gramos de ácido sulfuroso del 75% de pureza y 2,41 x 10 24 moléculas de ácido nítrico, si la reacción tiene una eficiencia del 90%? 12. Dentro de una caneca cilíndrica de 25 cm de altura y 10 cm de diámetro se introduce un cilindro macizo de la misma altura, pero de 6 cm de diámetro. Todo el sistema se sella, se le deja un pequeño agujero y así pesa 280 g. Se introduce luego por el agujero un gas, el que ocupa todos los espacios vacíos al interior del sistema, se tapona el agujero y el conjunto pesa ahora 283,5 g. Despreciando la masa del tapón, hallar la densidad del gas en g/L. (Para un cilindro, V = πr 2h). Consideremos el sistema anterior de la caneca y el cilindro macizo con los mismos pesos inicial y final. La temperatura del sistema es de 23ºC y se somete a calentamiento hasta una temperatura de 75ºC. A la temperatura final se destapa el agujero y sale una cuarta parte del gas. Cuando vuelve a taparse el agujero se nota que la temperatura sigue siendo de 75ºC y se mide una presión igual a 650 mmHg. ¿Cuál es el peso molecular del gas? ¿Cuál es la presión inicial del gas en el sistema? 13. Determinada cantidad de gas ideal esta confinado en un recipiente X de 250
mililitros, y a una presión de 0.3 atmósferas; el recipiente Y es de 350 mililitros y la presión dentro del mismo es de 0.5 atmósferas a igual temperatura que X. Cual será la presión de cada gas, si estos se reúnen en un recipiente de 400 mililitros? 14. Determine la eficiencia de la reacción
Mg + HCl
MgCl2 + H2(g)
→
Cuando entraron a reaccionar 0.0115 gramos de magnesio y se obtienen 15.5 mililitros de hidrogeno gaseoso a una presión de 590 mmHg a 24 oC. 15. En la producción del sulfato férrico y del monóxido de nitrógeno (NO), se llevo a cabo la siguiente reacción: FeS (s) + HNO3 (ac) + H2SO4 (ac)
→
Fe2(SO4)3 (ac) + NO (g)
Teniendo en cuenta que la eficiencia de la reacción fue del 75 % y que ésta se inició con 500 g de FeS del 87,9 % de pureza que entraron a reaccionar con 1000 g de ácido nítrico del 31,5 % P/P y 500 mL de ácido sulfúrico 3 F, determinar: a. Agente oxidante ____________ Sustancia oxidada_______________ b. Volumen de monóxido de nitrógeno que se obtiene a condiciones normales. c. Átomos de oxígeno presentes en el sulfato férrico obtenido. d. Gramos que no reaccionan de cada sustancia. 16. En un recipiente de 10 litros se almacenaron 7 gramos de N 2(g); 2 gramos de Ar (g), y una cantidad no conocida de O 2(g), hasta que la presión total llegó a 800 Torr. Si la temperatura era de 30°C calcule: a. Peso en gramos de oxígeno agregado b. Presión parcial de cada gas 17. En un recipiente de 2 litros se tiene oxigeno (g) ( O2 ) a 1140 mmHg a 50 °C, y en un recipiente de 3 litros se tiene hidrógeno gaseoso a 1520 Torr y una temperatura de 20 °C. Si estos 2 gases se reunen en un recipiente de 5 litros y se hace saltar una chispa y se da la reacción entre estos dos gases, asi: 2H2(g)
+ O2(g)
→
2H2O(g)
¿Cuál es la presión ejercida por cada uno de los gases presentes al finalizar la reacción, sabiendo que la temperatura era de 227 °C? 18. 56 g de CO se encuentran inicialmente en un volumen de 30L a una
temperatura de 50ºC. Si el gas se lleva a una presión de 72 PSI y a 120ºF, calcule la presión y la densidad del gas en el estado inicial y el volumen y la densidad en el estado final. 19. 16 g de O2 y 56 g de N 2 se colocan en un frasco de volumen igual a 4L y a
una temperatura de 27 ºC. Cuál será la presión parcial de cada gas ?.Cuál será la composición de la mezcla en porcentaje molar ?
20. La combustión completa del octano C 8H18 produce dióxido de carbono y agua. 2 C8H18 (g) + 25 O2
→
16 CO2 (g) + 18 H2O (g)
¿Qué volumen de gas se produce de la combustión completa de 0.536 gramos de octano, si la temperatura es 500 ºC y la presión 10 atmósferas?
21. La densidad de un cierto gases 1.8 g/L a 30 oC y 76 cmHg. ¿Cuál es su peso molecular? 22. La gasolina se quema en los motores de combustión interna produciendo, además de agua y dióxido de carbono, el monóxido de carbono responsable de la contaminación. Si en forma simplificada tomamos la mezcla de hidrocarburos de la gasolina como un hidrocarburo con un promedio de 8 átomos de carbono, la reacción de combustión sera: C8H18 + 11 O2
3 CO + 5 CO 2 H2O
→
a.) ¿Qué volumen de CO genera un galón (3.785 litros) de gasolina ( σ = 750 g/et) en una ciudad fría que se encuentra a nivel del mar (temperatura promedio de 15 ºC). b.) Si expresamos la contaminación como el volumen de CO desprendido. ¿Cuánto más contaminante (porcentual mente) produce el mismo galón de gasolina en una ciudad tropical de la zona del Caribe con una temperatura promedio de 25ºC, situada a nivel del mar.
23. La presión parcial de CO (g) es 0.20 atm y de CO2(g) es de o.60 atm : a. Cuál es la fracción molar de cada gas en la mezcla ?. b. Si la mezcla ocupa un volumen de 11.6 Litros a 50 0C, cuántos gramos de cada gas están presentes en la mezcla ? 24. 3
moles de un gas ideal ocupan un volumen de 40 L a una temperatura de 80ºC, y a una presión determinada. Qué volumen ocupara dicho gas a la misma presión y a 100K ?. Qué ley de los gases aplica para el caso?. 0
25. Qué volumen de CH 4 gaseoso medido a 68 F y a 570 Torr. , se obtendrán a partir de 1.5 g de Al4C3 , mediante la reacción: Al4C3( s )
+
H2O( l )
CH4( g )
+
Al (OH)3( s ).
26. Se
recolectó una muestra de oxígeno por desplazamiento del agua contenida en un tubo invertido. La temperatura a la cual se realizó el proceso fue 25ºC y la presión atmosférica fue 750 mmHg. Si el volumen ocupado por el gas fue 280 cm3, ¿cuál es el volumen que ocupa el oxígeno a condiciones normales?
27. Si
0.656 gramos de un gas x ocupan un volumen de 825 ml a 640 mm Hg y 38°C. Cuál será el peso molecular del compuesto?
28. Supón que la reacción
2CO(g) + O2
→
2CO2(g)
Se efectúa hasta completarse. Cuando reaccionan 10 moles de CO con 8 moles de oxigeno en un recipiente cerrado de 10 litros. ¿Cuál será la presión total en el recipiente a 0°C al finalizar la reacción? 29. Teniendo en cuenta el siguiente aparato, calcular las presiones parciales de Ne y Ar después de abrir la válvula (despreciar el volumen del tubo). La temperatura permanece constante a 18ºC.
Ar
1.5 L 0.95 atm
Ne
4.2 L 3.5 atm
30. Todas las amas de casa saben que cuando se hace una torta debe de llevar
polvo de hornear para que “crezca” y sea más esponjosa, menos compacta. Saben asimismo, que cuando se saca la torta del horno y se enfría su altura disminuye. Algunos polvos de hornear consisten en una mezcla equimolecular de bicarbonato de amonio y tartrato ácido de potasio, los cuales, en presencia de agua y de calor, llevan a cabo la siguiente reacción: NH4HCO3 + KHC4H4O6
→
NH4KC4H4O6 + H2O (g) + CO2 (g)
Una ama de casa prepara una torta en un molde de 30 centimetros de diámetro y 6.5 centimetros de altura. Latorta, antes de ser puesta al horno, llena el molde hasta una altura de 2 centimetros. Latemperatura del horno esta fijada en 120 °C. a.) ¿Cuál será la máxima cantidad de polvo de hornear que se le puede poner a dicha torta para que, al crecer, no se derrame fuera del molde? Considere que la presión dentro del horno es de 1 atmosfera y que solo el 50% de los gases producidos son retenidos en la masa el resto se escapa. b.) Si se le pone la cantidad máxima de polvo de hornear, ¿Cuál será la altura de la torta al retirarla del horno y dejarla enfriar a la temperatura del ambiente, 25°C? 31. Un astronáuta debe aspirar unos 3.5 litros de O 2 por minuto, medidos a una presión de 0.2 atm y a 37°C. Se quiere obtener el O 2 utilizando como materia prima LiO 2 y CO2(g). ¿ Cuántos kilogramos de LiO 2 será necesario almacenar para garantizar el suministro de O2 por 30 dias:
4 LiO2(s) + 2 CO2(g)
→
2 Li2CO3(s) + 3 O2(g)
32. Un gas en un recipiente rígido ocupa un volumen de 300 mililitros a 27 0C y 2
atmósferas de presión. ¿Cuál será la presión cuando se duplique la temperatura en kelvin? 33. Un gas esta contenido en un cilindro de 5 litros a 25 °C y 29.3 atm. Accidentalmente se abrió la llave del cilindro y escaparon 56 gramos del gas. Cuando se cerró la llave, la presión resultante fue de 19.6 atm. Si la temperatura no varió, determinar el peso molecular del gas. 34. Un globo estallara a un volumen de tres litros. Si se llena parcialmente a una o temperatura de 20 C y una presión de 640 mmHg ocupa un volumen de 1.75 litros. o ¿A que temperatura en C estallará si la presión es exactamente de 760 Torr en el momento que se rompe? 35. Un
recipiente de 20 litros contiene una mezcla de CO (g) y CO2 (g) a 25°C y 2 atmósferas de presión. Si de CO (g) hay 0.4 moles. Cuál es la presión parcial de cada uno de los gases en la mezcla?.
36. Un tanque de 6 litros contiene oxígeno a 19°C y 30 atm de presión. En este instante se detecta un agujero, escapándose 48g de oxígeno. Cuál es la nueva presión en el tanque después de su reparación, si la temperatura permanece constante? 37. Un
vendedor de globos (bombas) de helio asegura que contienen 0.24 gr. de este gas y que su volumen es de 1.7 litros. Si la presión atmosférica es de 655 Torr. ¿Cuál será la temperatura? Al terminar el día, algunos de los globos han perdido cierta cantidad de helio. Si uno de ellos tiene un volumen de 1.2 litros, siendo la temperatura de 17°C, en el mismo lugar, ¿Cuántos gramos de helio ha perdido?
38. Una mezcla gaseosa tiene la siguiente composición: 40% de CO2 , 35% de O2, 25% de O3. Si el número de moles totales es 4 , calcular:
a) La composición de la mezcla en porcentaje peso a peso. b) La densidad de la mezcla gaseosa, si la presión total es de 45 psi y la temperatura de 125ºF. c) Las presiones parciales de O 2, y de O3. 39. Una muestra de un compuesto gaseoso pesa 2.65 gramos y ocupa un volumen de 428 mililitros, a 742.3 torr y 24.3 °C. El análisis de este compuesto revela una composición de 15.5% de carbono, 23% de cloro y 61.5% de fluor. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto?
40. Uno de los métodos para estimar la temperatura en el centro del sol se basa en la ecuación del gas ideal. Si se supone que el centro es una mezcla de gases cuyo peso molecular promedio es de 2 gr/mol, densidad 1.4 gr/cm 3 y con una presión de 1.3 x 10 9 atmósferas, calcule la temperatura en °C. 41. ¿Cuál será la presión que adquiere una masa gaseosa de 200 cm 3 si pasa de 30°C a 70°C y su presión inicial es de 740 mmHg y el volumen permanece constante? a. ( ) 500.76 mmHg c. ( ) 837.64 mmHg 42.
b. ( ) 1000.74 mmHg d. ( ) 1726.67 mmHg
¿Cuál será la presión de un gas al ser calentado de 20°C a 140°C si su presión inicial es de 4 atm? a. ( ) 0.57 atm b. ( ) 28 atm c. ( ) 10 atm d. ( ) 5.64 atm
43. El volumen ocupado por 22 gramos de C 4H10 medidos en condiciones normales es: a. ( ) 1500 mL c. ( ) 6584.8 mL
.
b. ( ) 5842.3 mL d. ( ) 8491.2 mL
44. El volumen ocupado por 8 gramos de Ne medidos a condiciones normales, es: a. ( ) 179088 mL c. ( ) 4482.8 mL
.
45. En la reacción : H2(g) + N2(g) proceso: a. Aumenta la producción de NH 3 b. Aumenta la concentración de H 2
b. ( ) 16400 mL d. ( ) 410.5 mL NH3(g) un aumento de presión en el
c. Aumenta la concentración de N2 d. No afecta el proceso.
46. La Ley de Charles establece que: a. La presión de una mezcla no se puede conocer con facilidad. b. A volumen definido, se tienen moles definidas. c. La relación V y T de un gas, es directamente proporcional si la P no varía. d. La relación V y T de un gas, es inversamente proporcional si la P no varía. 47. La presión ejercida por 1.6 moles de oxigeno que se encuentran en un
recipiente de 2.5 litros a 27° C es: a. ( ) 11980 torr c. ( ) 680 torr
b. ( ) 15.74 atm c. ( ) 2.15 atm
48. Los gases tienen comportamientos generalizables. de ahí, que varios científicos, entre ellos Boyle, Gay Lussac y otros, trabajaron arduamente para producir lo que hoy conocemos como leyes de los gases. "La presión de un gas es inversamente proporcional al volumen ocupado por éste, y a su vez, la temperatura es directamente proporcional al volumen". Se deduce del enunciado anterior que cuando: a. ( ) aumenta la presión de un gas disminuye su temperatura b. ( ) disminuye la presión de un gas aumenta la temperatura c. ( ) aumenta la presión de un gas disminuye su volumen d. ( ) aumenta la presión de un gas aumenta su volumen 49. 32 g de O 2 (g) a C.N. tienen un volumen de 22.4 L Si se aumenta la presión a 4atm y se mantiene constante la temperatura, el nuevo volumen será: a. 5.6. b. 11.2
c. 89.6 d. 8.0.
50. Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58 °C, ¿qué volumen final ocupará el gas? a) 0.54 litro b) 1.14 litros c) 2.45 litros d) 4.56 litros 51. Una masa gaseosa a 15°C y 756 mmHg ocupa un volumen de 300 cm 3, ¿cuál será su volumen a 48°C y 720 mmHg? a. ( ) 1008 cm3 b. ( ) 800 cm3 c. ( ) 500 cm3 d. ( ) 351 cm3 52. Una masa de hidrógeno en condiciones normales ocupa un volumen de 50 litros, ¿cuál es el volumen a 35°C y 720 mmHg? a. ( ) 6.76 L b. ( ) 59.54 L c. ( ) 200.10 L d. ( ) 411.90 L
